6-吸收习题.doc

一、填空题1、用气相浓度y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为_，以传质总系数表达的速率方程为_。 NA = ky (y-yi) NA = Ky (y-ye)2、吸收速度取决于_，因此，要提高气液两流体相对运动速率，可以_来增大吸收速率。 双膜的扩散速率 减少气膜厚度、液膜厚度3、由于吸收过程气相中的溶质分压总 _ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_。增加吸收剂用量，操作线的斜率_，则操作线向_平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（yye）_。大于 上方 增大 远离 增大4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_。1.805、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_，操作线将_平衡线。减少 靠近6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_常数表示，而操作线的斜率可用_表示。 相平衡 液气比7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HOG将_，NOG将_ (增加，减少，不变)。 不变 增加8、吸收剂用量增加，操作线斜率_，吸收推动力_。（增大，减小，不变） 增大 增大9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_、_、_。 平衡关系 物料衡算 传质速率。10、填料的种类很多，主要有_、_、_、 _、_、_。 拉西环 鲍尔环 矩鞍环 阶梯环 波纹填料 丝网填料11填料选择的原则是_。 . 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有_。良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。13、填料塔的喷淋密度是指_。单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是_。填料的表面积及空隙15、填料应具有较_的_，以增大塔内传质面积。 大 比表面积16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_。传质面积二、选择题1、吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要_。B A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度 B. 减少气膜和液膜厚度 C. 增加气膜和液膜厚度2、当吸收质在液相中的溶解度甚大时，吸收过程主要受_控制，此时，总吸收系数Ky近似等于_。A、 D A. 气膜； B. kx；C. 气液膜同时；D. ky；E. 液膜；F. Kx3、双膜理论认为吸收过程的阻力集中在_。A A. 两膜层中； B. 界面上； C. 液膜之中； D. 气膜之中；4、升温会使气体在液体中的溶解度_，对吸收操作_。C、 D A. 有利； B. 变大； C. 变小； D. 不利； E. 不变； F. 无影响；5、_，对吸收操作有利。A A.温度低，气体分压大时； B.温度低，气体分压小时； C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时；6、对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大_的流速。AA. 气相； B. 液相； C. 气液两相；7、若享利系数E值很大，依据双膜理论，则可判断过程的吸收速率为_控制。B A. 气膜； B. 液膜； C. 双膜8、在吸收塔某处， 气相主体浓度y = 0.025，液相主体浓度x = 0.01，气相传质分系数ky = 2 kmol.m-2.h-1，气相总传质系数Ky = 1.5kmol.m-2.h-1，则该处气液界面上气相浓度yi 应为_，平衡关系y = 0.5x。B A. 0.02 B. 0.01 C. 0.015 D. 0.005 ye = 0.50.01 = 0.005 NA = Ky（y-ye）= ky（y-yi） 1.5（0.025-0.005）=2（0.025-yi）yi = 0.019、通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率_。D A. 回收率趋向最高； B. 吸收推动力趋向最大； C. 操作最为经济； D. 填料层高度趋向无穷大。10、对于逆流操作的吸收塔，其它条件不变，当吸收剂用量趋于最小用量时，则_。D A. 吸收推动力最大； B. 吸收率最高； C. 出塔气浓度最低； D. 吸收液浓度趋于最高。11、在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将_气相总传质系数Ky 将_，出塔液体中CO2浓度将_。B. A. B. A. 增加、 B. 减少、 C. 不变12、选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选_。AA. 填料吸收塔 B. 板式吸收塔 C. 喷淋吸收塔13、为使脱吸操作易于进行，通常可采用_或_。A、 C A. 升温； B. 加压； C. 减压； D. 降温；14、对于脱吸操作，其溶质在液体中的实际浓度_与气相平衡的浓度。B A. 小于； B. 大于； C. 等于；15、填料吸收塔空塔的速度应_液泛速度。B A. 大于； B. 小于 ； C. 等于16、对吸收操作影响较大的填料特性是_。A A. 比表面积和自由体积； B. 机械强度； C. 对气体阻力要小；五、计算题1、某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为 0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5 atm，操作压力0.95 atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3.h-1，混合气中空气量为100m3.h-1（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。解：方法1： Y1 = 0.026, Y2 = 0.0026，m = E/P = 0.5/0.95 = 0.526 Ls /GB = 0.11000/18/(100/22.4) = 1.244 GB /A = (100/22.4)/(/40.22) = 142.1 kmol.m-2.h-1 X1 = ( Y1 - Y2)/(Ls / GB) = (0.026-0.0026)/1.244 = 0.0188 Y1 = Y1 Y1e = 0.026-0.5260.0188 = 0.0161 Y2 = Y2 Y2e = 0.0026 Ym = (Y1-Y2)/ln(Y1/Y2) = 0.00741 NOG = (Y1-Y2)/Ym = 3.16 Y （GB/A）/Z）NOG = 142.1/1.23.16 = 37.42 kmol.m-3.h-1方法2： A = （Ls /GB）/m = 1.244/0.526 = 2.365 NOG = A/(A-1)ln(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A = 2.365/1.365ln(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365 = 3.16 Y 37.42 kmol.m-3.h-12、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A 。入塔气体中A 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。 已知操作条件下的解吸因数为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03（摩尔分率）。 试计算： (1) 操作液气比为最小液气比的倍数； (2) 出塔液体的浓度； (3) 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。解： y1 = 0.03 , x1e = 0.03 ，所以m = 1 (L/G)min = (y1-y2)/(y1/m) = m = 0.95 S = m/(L/G)， L/G = m/S = 1/0.8 = 1.25 (L/G)/(L/G)min = 1.25/0.95 = 1.316 x1 = (y1-y2)/(L/G) = (0.03-0.03(1-0.95)/1.25 = 0.0228 NOG = 1/(1-S)ln(1-S)Y1/Y2+S = 7.843。3、常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为99。混合气量为53kmol.h-1。入塔气中含苯2（体积），入塔煤油中含苯0.02（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的1.5倍。在操作温度50下，相平衡关系为y = 0.36x，总传质系数Kya 0.015kmol.m-3.s-1。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。解： y1 = 0.02，y2 = 0.021%=0.0002 x1e = y1e/m = 0.02/0.36 = 0.0556，x2 = 0.0002 (L/G)min = (y1-y2)/(x1e-x2) = (0.02-0.0002)/(0.0556-0.0002) = 0.3574 L/G = 1.5(L/G)min = 1.50.3574 = 0.536 x1 = x2 + (y1- y2)/(L/G) =0.0002+(0.02-0.0002)/0.536 = 0.0371 y1 = y1 mx1 = 0.02-0.360.0371 = 0.00664 y2 = y2 mx2 = 0.0002-0.360.0002 = 0.000128 ym = (0.00664-0.000128)/ln(0.00664/0.000128) = 0.00165 NOG = (y1-y2)/ym = (0.02-0.0002)/0.00165 = 12 HOG = G/(y) = 53/3600/(/41.12 )/0.015 = 1.033 m Z = HOGNOG = 1.03312 = 12.4 m4、有一逆流填料吸收塔, 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol.h-1，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90%，液气比为1.5 ，平衡关系y = x。试求：(1) 液体出塔浓度；(2) 测得气相总体积传质系数Kya = 0.10 kmol.m-3.s-1，问该塔填料层高度为 多少？提示：NOG = 1/(1-S)ln(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S解： y1 = 0.01 y2 = y1(1-) = 0.01(1-0.9) = 0.001 L/G=(y1-y2)/x1，x1 = (y1-y2)/(L/G) = (0.01-0.001)/1.5 = 0.006 HOG = G/Kya = （100/(0.7850.523600)）/0.1=1.415 m NOG = 1/(1-S)ln(1-S) y1/ y2+S S = m/(L/G) = 1/1.5 = 0.667 NOG = 4.16 Z = HOGNOG = 1.4154.16 = 5.88 m。5、用清水吸收氨空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y1 0.01（摩尔分率），吸收率90，气液平衡关系y = 0.9x。试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小液气比；（3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？（4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为几米？解： 已知 y1 0.01，=90%，y2 = y1(1-) = 0.01(1-0.9) = 0.001 x2 = 0，x1 = y1/0.9 = 0.01/0.9 = 0.0111 (L/G)min = (y1-y2)/(x1e-x2) = (0.01-0.001)/（0.01/0.9）= 0.811 L/G = 2 (L/G)min = 20.811 = 1.62 x1 = (y1-y2)/(L/G)+x2 = (0.01-0.001)/1.62 = 0.00556 y1e = 0.90.00556=0.005 ym =（(0.01-0.005)-(0.001-0)）/ln(0.01-0.005)/0.001 = 0.0025 NOG = (y1-y2)/ym = (0.01-0.001)/0.0025 = 3.6 Z 0.53.6 = 1.8m6、在逆流操作的吸收塔内，用清水吸收氨空气混合气中的氨，混合气进塔时氨的浓度y1 = 0.01(摩尔分率) ，吸收率90%，操作压力为760 mmHg，溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温度下，氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为684 mmHg试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小单位吸收剂用量；（3）当吸收剂用量为最小用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？（4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为多少米?解： 系统服从拉乌尔定律 (1) y = (P/P)x = 685/760X = 0.9X x1e = y1/m = 0.01/0.9 = 0.011 (2) (L /G )min = (y1-y2)/x1e = (y1-y2)/(y1/m) = m = 0.90.9=0.81 (3) (L /G ) = 2(Ls /G )min = 20.81 = 1.62 S = mG/L =0.9/1.62=0.556 y1/ y2 = 1/(1-) = 10 NOG = 1/(1-S)ln(1-S) y1/ y2+S = 1/(1-0.556)ln(1-0.556)10+0.556 = 3.62 (4) Z = HOGNOG = 0.5 3.62 = 1.81 m7、在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg.h-1的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，混合气量为1000m3（标准）h-1，混合气含SO21.3（体积），要求回收率99.5。操作条件为20、1atm，平衡关系为y = 0.75x，总体积传质系数Kya = 0.05kmolm-3s-1，求液体出口浓度和填料层高度。解： 已知：D = 0.8m Ls =1200kg.h-1，G = 1000Nm3h-1 y1 = 0.013， = 0.995，x2 = 0，y = 0.75x Kya = 0.05kmolm-3s-1， Ls = 1200/(360018)=0.0185 kmol/s G = 1000/(22.43600)=0.0124 kmol/s 为低浓度吸收 (L/G) = 0.0185/0.0124 = 1.49 y2 = y1(1-) = 0.013(1-0.995) = 0.000065x1 = (G/L)(y1-y2)+x2 = (0.013-0.000065)/1.49 = 0.00 868 Z = HOGNOG，而NOG = (y1-y2)/ym y1 = y1-y2e = 0.013-0.750.00868 = 0.006490 y2 = y2-y2e = 0.000065-0 = 0.000065 ym = (y1-y2)/ln(y1/y2) = (0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) = 0.001396 NOG = (0.013-0.000065)/0.00139